ESCUELA SUPERIOR POLITECNICA DE CHIMBORAZO
UNIDAD DE ADMISION Y NIVELACION
MATERI
SHINSHER PAULLAN
TEMA:
ENSAYO DEL GRAFENO
ING.
MARTES, 27 DE JUNIO DEL 2017
PERIODO ACADEMICO
FEBRERO 2017 – AGOSTO 2017
INTRODUCCION
Al grafeno se le conoce por ser flexible, impermeable, transparente, extraordinariamente resistente, abundante, económico y sobre todo, por conducir la electricidad mejor que ningún otro material conocido. Una lámina de carbono cuyo espesor puede ser de un solo átomo y que desde su descubrimiento en 2004 ha conseguido convertirse en el material del siglo XXI.
Este metal transparente y flexible goza de unas propiedades electrónicas que han suscitado un gran interés para la investigación y el desarrollo de nuevos materiales.
Saltó a la fama en 2010 cuando sus creadores, Andre Geim y Konstantin Novoselov, científicos de la Universidad de Manchester (Reino Unido), fueron premiados con el Premio Nobel de Física "por sus experimentos fundamentales sobre el material bidimensional grafeno".
EL GRAFENO
En este ensayo daré a conocer sobre que es este material que ha sido llamado por algunos científicos el material de dios, el grafeno, sobre los científicos que lograron sintetizar este material, como lo consiguieron, sobre las propiedades que tiene el grafeno, las ultimas aplicaciones de este material.
El grafeno es un material con una estructura compuesta de átomos de carbono; están enlazados de una manera covalente formando unas celdas hexagonales que dan un parecido a los panales de abejas. Los átomos están organizados en hexágonos; cada átomo va en uno de los vértices y los lados son los enlaces. Cada átomo forma enlaces con tres átomos más y así sucesivamente formando una gran y enorme red. Los enlaces en cuestión son enlaces covalentes y forman 120º el uno del otro de un mismo átomo. El grafeno es una forma especial del grafito y consiste de una sola capa de átomos de carbono compactados.
El grafeno puede considerarse como el bloque constructor a partir del cual se forman todos los demás materiales grafiticos, por ejemplo si se le envuelve a manera de forro de un balón proporciona fullerenos; si se le enrolla cilíndricamente, nanotubos; si se le superpone tridimensionalmente, grafito. El grafeno pertenece a un extenso grupo de materiales bidimensionales, es el más estudiado y el que mejor se ha caracterizado justamente por las propiedades inusuales que presenta. Sus propiedades están en función de su dimensionalidad, tomando como base discriminatoria la especificidad de sus propiedades, el grafeno puede ser clasificado en tres tipos: monocapa, bicapa y aquel que se haya en el rango de tres a diez capas. Sin embargo, presentan un conjunto de propiedades comunes que permiten caracterizar los tres tipos como grafeno.
Fue en el año 2004 cuando el grupo de Manchester y otro ruso, el del Dr. Kostya Novoselov, del Instituto para la Tecnología de la Microelectrónica en Chernogolovka, Rusia, publicaron en la revista Science los primeros hallazgos sobre este material. En el año 2005, junto con otros investigadores holandeses e, independientemente, Philip Kim y sus colaboradores de Columbia University, exploraron algunas de las propiedades electrónicas del grafeno
PROPIEDADES DEL GRAFENO.
Fue en el año 2004 cuando el grupo de Manchester y otro ruso, el del Dr. Kostya Novoselov, del Instituto para la Tecnología de la Microelectrónica en Chernogolovka, Rusia, En este ensayo daré a conocer sobre que es este material que ha sido llamado por algunos científicos el material de dios, el grafeno, sobre los científicos que lograron sintetizar este material, como lo consiguieron, sobre las propiedades que tiene el grafeno, las ultimas aplicaciones de este material.
También daré a conocer los daños que causaría este material al medio ambiente y a los seres vivos.
El grafeno es un material con una estructura compuesta de átomos de carbono; están enlazados de una manera covalente formando unas celdas hexagonales que dan un parecido a los panales de abejas. Los átomos están organizados en hexágonos; cada átomo va en uno de los vértices y los lados son los enlaces. Cada átomo forma enlaces con tres átomos más y así sucesivamente formando una gran y enorme red. Los enlaces en cuestión son enlaces covalentes y forman 120º el uno del otro de un mismo átomo. El grafeno es una forma especial del grafito y consiste de una sola capa de átomos de carbono compactados.
El grafeno puede considerarse como el bloque constructor a partir del cual se forman todos los demás materiales grafiticos, por ejemplo si se le envuelve a manera de forro de un balón proporciona fullerenos; si se le enrolla cilíndricamente, nanotubos; si se le superpone tridimensionalmente, grafito.
El grafeno pertenece a un extenso grupo de materiales bidimensionales, es el más estudiado y el que mejor se ha caracterizado justamente por las propiedades inusuales que presenta. Sus propiedades están en función de su dimensionalidad, tomando como base discriminatoria la especificidad de sus propiedades, el grafeno puede ser clasificado en tres tipos: monocapa, bicapa y aquel que se haya en el rango de tres a diez capas. Sin embargo, presentan un conjunto de propiedades comunes que permiten caracterizar los tres tipos como grafenopublicaron en la revista Science los primeros hallazgos sobre este material. En el año 2005, junto con otros investigadores holandeses e, independientemente, Philip Kim y sus colaboradores de Columbia University, exploraron algunas de las propiedades electrónicas del grafeno
El Comité Nobel que galardono a Andre Geim y Novoselov señalo en un enunciado propiedades del grafeno por la cual los científicos recibieron el Premio Nobel: "El grafeno es una forma de carbono. Como material es completamente nuevo, no sólo es el más delgado, sino también el más fuerte" (www.lavanguardia.com).
PROPIEDADES DEL GRAFENO
Una de las propiedades más llamativas del grafeno es su dureza ya que es 200 veces más duro que el acero, muy similar a la del diamante, en áreas muy pequeñas.
Se refiere a propiedades muy importantes ya que lo normal sería que mientras más delgado es un material, más débil se volvería; pero con el grafeno no ocurre eso.
"Como conductor de electricidad es tan eficaz como el cobre, como conductor de calor supera a todos los materiales conocidos" (http://www.lavanguardia.com).
Esta propiedad del grafeno hará que todo el sistema electrónico actual cambie y la era del cobre llegue a su fin, de aquí viene la idea de las empresas de fabricar aparatos y pantallas táctiles. No solo cambiara el sistema sino también los materiales usados como conductores de calor, ejemplo de esto son las placas solares fabricadas con grafeno.
En el grafeno, los electrones se mueven a una velocidad mayor que los que se mueven por metales y semiconductores ordinarios, como si los electrones no tuvieran masa. Esta clase de electrones se llaman cuasipartículas portadoras de carga y van a una velocidad constante, pero a pesar de todo esto, no supera la velocidad de la luz.
"Es casi completamente transparente y tan denso que ni siquiera lo puede traspasar el helio, el gas atómico más pequeño" (http://www.lavanguardia.com).
El grafeno es impermeable, como dice el enunciado, pero excepto por el agua líquida, por este motivo se ha comprobado la posibilidad de destilar bebidas alcohólicas para filtrar su agua.
Como un apoyo más a estas propiedades nombradas citare al doctor Aravind Vijayaraghavan, profesor de la Universidad de Manchester: "El grafeno es uno de los pocos materiales del mundo que es transparente, conductor y flexible, todo a la vez". "Es extremadamente raro encontrar todas estas propiedades juntas en un material." (http://www.lanacion.com.ar).
Exactamente es raro y sorprendente que un material tenga estas propiedades, esto hará que la vida sea mas cómoda por ejemplo gracias a la flexibilidad y elasticidad los aparatos se podrán guardar en lugares más pequeños, doblándolos.
El Comité Nobel agrego:
"mezclado con plásticos, el grafeno puede convertirse en un conductor de electricidad más resistente al calor y con una mecánica robusta" (http://www.lavanguardia.com).
Esta mezcla permitirá la fabricación de materiales muy fuertes sin dejar de ser delgados, elásticos y translucidos.
Citare a la investigadora del instituto de ciencias de Materiales del CSIC Elsa Prada, porque considero útil como apoyo a las investigaciones de Andre Geim: "es la membrana más fina posible, pues su grosor es de tan sólo un átomo, y tiene la apariencia de una tela transparente y flexible, a la par que extremadamente resistente y conductora de la electricidad" (http://www.rtve.es).
Gracias a estas investigaciones hacen que las propiedades del grafeno sean más veraces para seguir con su desarrollo ya que gracias a estas propiedades se puede hacer tecnología muy avanzada.
EL GRAFENO EN LA INDUSTRIA
Andre Geim señalo que ya existen numerosas empresas pequeñas que venden a diversos centros de investigación tinta conductora y otros derivados de grafeno. A escala global, ese negocio tiene a día de hoy una facturación anual de varios millones de dólares. El científico quedo asombrado de la rapidez con la que el grafeno viene desarrollándose ya que apenas tardo cinco años desde que salió del laboratorio a la producción industrial ya que con otros materiales tardaban más de veinte años.
Empresas como Samsung, planean desarrollar para 2025 entre 50 y 100 dispositivos a partir del grafeno. Uno de los primeros en aparecer, en uno o dos años, será un teléfono móvil con pantalla táctil revestida de grafeno.
Desde que lograron sintetizar el grafeno muchos científicos empezaron a trabajar con este material, pero hay un científico que ha logrado llamar la atención del galardonado Andre Geim tanto así que se ha convertido en su discípulo predilecto, ya que Geim no trabaja con cualquier investigador, se trata del mexicano Marcelo Lozada Hidalgo quien realiza su doctorado con Andre Geim. Por eso citare al mexicano Lozada Hidalgo por sus últimos aportes sobre el grafeno: "Lo que descubrimos es que los núcleos del átomo de hidrógeno (protones) pueden cruzar monocapas de grafeno y nitruro de boro hexagonal, que es otro material de un átomo de espesor" (http://conacytprensa.mx, 2015).
CONCLUSIÓN
Como resultado de este ensayo que he presentado, es posible llegar a la conclusión de que las propiedades del grafeno es uno de los descubrimientos en la actualidad que hará posible muchas de las cosas que los científicos han estado intentando dar solución o mejorar la tecnologías, eficiencia y muchas cosas más que el grafeno ofrece. Gracias a las propiedades del grafeno como la dureza, que es tanto como el diamante, la flexibilidad, la transparencia, el espesor la cual es de tan solo un átomo, etc., hace que las personas se centren en el material olvidando los daños que podrían causar como lo han demostrado científicos mencionados en este trabajo.
A pesar de todos los avances que se han dado, aun hay un gran problema que hoy en día tratan de solucionar y es el de lograr sintetizar grafeno a gran escala y que no sea tan costoso para poder fabricar todas las tecnologías que se tienen en mente, aunque ya hay empresas como Samsung que han encontrado un método pero aun así siguen buscando métodos con costos más bajos.
Desde mi punto de vista apoyo y me inclino a la postura de los científicos que están a favor de sintetizar grafeno a gran escala para poder usarlo y fabricar los avances tecnológicos argumentando que sería estancarnos miles de años si no usaríamos el grafeno tan solo por la contaminación y los daños que nos podría causar, si pensamos así entonces no se hubiese dado uso a otros descubrimientos como el plástico, el petróleo o sin ir muy lejos el material de la cual están hechos las pilas por ejemplo, todos estos son contaminantes y dañinos y sin embargo lo usamos. Claro está que lo ideal es tratar de minimizar los riesgos antes de poner a disposición de las personas.
